[发明专利]电磁致动器中基于感应的位置感测

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年3月20日提交的美国临时申请号62/136,213的权益，所述美国临时申请通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本发明涉及一种用于确定螺线管的电枢的位置的方法和系统。具体地，使用控制器来确定螺线管的温度并且间接地确定电枢的位置而无需附加传感器。

背景技术

螺线管是众所周知的并且用于执行包括闭锁、制动、切换、夹紧、连接等广泛的功能。在汽车行业中，具体地，螺线管用于致动各种机构，包括锁定机构、阀门等。

当向螺线管供应电流时，螺线管将电流转换成可以引起螺线管的可移动部分(即，电枢/柱塞)的机械位移的磁力。一般地，为了维持电枢的位移，螺线管必须连续地通电。之前已经发现，通过选择制造螺线管的部件的正确材料，可以在螺线管通电之后利用螺线管部件中的剩磁以将电枢保持在接合位置而不必连续地对螺线管进行通电。换句话说，当螺线管的线圈被断电时，单独的螺线管部件中的剩磁足以将电枢维持在接合位置。

经常希望或有必要确定由螺线管操作的机构的位置或螺线管电枢本身的位置。现有技术包括用于确定螺线管的位置的许多系统。通常这些系统使用某种形式的位置反馈，所述位置反馈使用在螺线管已经被通电之后验证机构已经实现了所期望的机械状态的各种传感器。这些系统可以包括多个传感器、用于传感器的接线和连接器，从而增加了显著的成本以及需要避免的附加故障模式。

另外，用于感测电枢的位置的其他之前的尝试要求中断电力以改变电流水平，以使得所述系统能够监测电流的变化并且将那种变化与电枢的位置变化相关联。在这些系统中，螺线管材料已经通过通电的螺线管具有高度饱和的磁性，并且因此，在这些高电流水平下的电流上升时间的变化不大并且难以检测到。

鉴于与现有技术系统相关联的这些缺点，使系统避免附加传感器、接线和连接器以便降低系统成本并且移除可能的系统故障模式将是有利的。

发明内容

本发明涉及一种用于感测电枢位置的方法和系统，所述系统包括螺线管和控制器，其中，所述螺线管包括线圈、外壳和电枢。所述控制器对所述线圈施加电流以便移动所述电枢。所述电流终止，并且所述控制器利用电阻感测电压脉冲通过测量所述电流以计算电阻来确定所述线圈的温度。所述控制器利用电感感测电压脉冲通过测量电流以便计电感来间接地确定电枢位置的定位。

这种基于电感的位置感测有可能用于不需要故障安全开式类型的螺线管的许多应用中。

附图说明

从以下结合附图给出的详细描述中，本发明的上述和其他优点对于本领域技术人员将变得非常明显，在附图中：

图1示出了具有处于接合位置的电枢的螺线管的优选实施例的示意性截面视图；

图2示出了具有处于脱离位置的电枢的螺线管的优选实施例的示意性截面视图；

图3是示出了在未通电螺线管中电流测量作为温度的函数的曲线图；并且

图4是示出了温度对稳态电流的影响的曲线图。

具体实施方式

应当理解，除了明确规定为相反情况之外，本发明可以假设各种替代取向和步骤顺序。还应当理解，在附图中所展示的以及在以下说明书中所描述的特定设备和过程仅是本文中所限定的发明概念的示例性实施例。因此，除非另外明确声明，涉及所公开的实施例的特定尺寸、方向或其他物理特性均不被认为是限制性的。

现在参照图1，示出了具有被包装在灌封或包模110中的线圈100的螺线管10的优选实施例。线圈100可以包括由任何类型的金属导体(包括铜、铝、钢、镍、铁或任何其他适当的金属或金属合金)制成的线绕组。绕组可以用于感应与通过线圈100的电流通过相关联的磁场。绕组连接至电源(未示出)。灌封或包模可以110由塑料制成，但是也可以使用其他材料。线圈100和包模110至少部分地包含在中空外壳20中。如图1和图2中所示，外壳20可以包括盖子50。

如图1中所示，电枢40选择性地联接至盖子50。电枢40可以在轴向方向(由箭头指示的)上从接合位置到非接合位置或者在接合位置与非接合位置之间的任何地方选择性地移动。图1中，示出了处于接合位置的电枢40。在另一个实施例中，电枢40选择性地耦合至外壳20而不是盖子。

螺线管10的部分(例如但不限于，外壳20、电枢40和/或盖子50)由被设计成在螺线管10已经被通电和断电之后具有剩磁的材料构造。材料中的剩磁允许电枢40保持接合而无需向螺线管10供应连续的电力。